权利要求
1.一种破碎矿体机械采矿方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在矿体底部施工落矿主井，主井侧壁布置多个倾斜支井，支井与主井连通处设渐变式喇叭口，支井内预设液压破碎棒与堵塞监测传感器;
步骤二：采用液压采矿机从矿体底部由下往上开采，控制矿石块度，矿石分别落入主井与支井;
步骤三：通过支井分流主井落矿量，利用堵塞监测传感器监测主井矿石流速，流速低于阈值时启动液压破碎棒清堵;
步骤四：支井搬运点与主井底部分别设置搬运设备，同步外运矿石。
2.根据权利要求1所述的一种破碎矿体机械采矿方法，其特征在于：所述步骤一中支井与主井轴线夹角为40°-55°，支井数量为3-6个。
3.根据权利要求1所述的一种破碎矿体机械采矿方法，其特征在于：所述步骤一中渐变式喇叭口直径较支井末端扩大20%-30%。
4.根据权利要求1所述的一种破碎矿体机械采矿方法，其特征在于：所述步骤二中矿石最大块度不超过主井直径的1/3。
5.根据权利要求1所述的一种破碎矿体机械采矿方法，其特征在于：所述步骤三中主井矿石流速预设阈值为0.5m/s。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及采矿工程技术领域，具体为一种破碎矿体机械采矿方法。
背景技术
[0002]在采矿工程技术领域，破碎矿体开采一直是行业内的重点难题。此类矿体因自身结构稳定性差、矿石易崩解且块度不均的特性，传统开采方式存在诸多亟待解决的问题。
[0003]传统破碎矿体开采多采用自上而下的分层开采模式，该模式需在矿体上部逐层开辟采场，不仅开采工序繁琐、作业周期长，还易因矿体自重叠加开采扰动引发上部矿体坍塌，给采矿人员与设备安全带来极大隐患。
[0004]即便部分方案尝试在矿体底部设置落矿主井作为矿石下落通道，却因单一主井承担全部落矿任务，矿石块度差异大导致流动性不均，极易在主井井筒内形成架桥、堵塞现象。主井一旦堵塞，需暂停整体开采作业进行清堵，严重影响采矿效率，且人工下井清堵过程中还面临井筒坍塌、矿石突发溃泄等二次安全风险，现有技术缺乏能兼顾高效开采与主井防堵塞的有效解决方案，难以满足破碎矿体安全、高效开采的实际需求。
发明内容
[0005]本发明旨在克服现有破碎矿体采矿中主井易堵塞、开采效率低、安全隐患大的缺陷，提供一种兼具高效采矿与防堵塞功能的破碎矿体机械采矿方法，通过主支井协同设计，在增加矿体搬运点的同时，实现主井堵塞的主动预防与快速处理。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种破碎矿体机械采矿方法，包括井筒布置、开采作业、防堵塞控制及矿石搬运四个阶段，具体步骤如下：
[0007]井筒布置阶段：通过三维地质勘察确定破碎矿体边界、厚度及破碎程度后，在矿体底部中央区域施工落矿主井，主井深度贯穿矿体底部至地表运输系统;在主井侧壁沿圆周方向均匀布置3-6个倾斜支井，支井与主井轴线夹角为40°-55°，支井上端延伸至矿体内部开采工作面，下端与主井连通处设置渐变式喇叭口结构(直径较支井末端扩大20%-30%)，且每个支井内预设液压破碎棒与堵塞监测传感器。
[0008]开采作业阶段：采用液压采矿机从矿体底部由下往上分层开采，开采过程中通过调整采矿机作业参数控制矿石块度(最大块度不超过主井直径的1/3)，开采的矿石一部分直接落入主井，另一部分在重力作用下沿支井倾斜面滑落，形成分散的支井矿体搬运点。
[0009]防堵塞控制阶段：利用支井实现双重防堵塞功能：①分流减压防堵：通过支井分流30%-40%的落矿量，降低主井单位时间矿石通过量，避免矿石在主井内过度堆积;②监测与主动清堵：支井内的堵塞监测传感器实时监测主井与支井连通处的矿石流动状态，当监测到主井内矿石流速低于预设阈值(0.5m/s)时，启动支井内的液压破碎棒，通过支井与主井的连通通道对主井内可能形成架桥的矿石进行破碎，破坏堵塞结构。
[0010]矿石搬运阶段：在各支井的矿体搬运点设置刮板输送机，主井底部设置振动放矿机与皮带运输机，支井搬运点的矿石经刮板输送机直接外运，主井下落的矿石经振动放矿机均匀输送至皮带运输机，实现多通道同步搬运。
[0011]与现有技术相比，本发明提供了一种破碎矿体机械采矿方法，具备以下有益效果：
[0012]1、本发明通过倾斜支井分流30%-40%落矿量，降低落矿主井单位时间矿石通过量，减少矿石过度堆积;同时利用支井内预设的堵塞监测传感器实时监测主井矿石流速，流速低于0.5m/s时启动液压破碎棒主动清堵，结合渐变式喇叭口避免连通处堆积，大幅降低主井堵塞概率，减少因堵塞导致的开采中断，保障采矿作业连续高效进行，解决传统采矿主井易堵的核心痛点;
[0013]2、采用从下往上的开采方式，配合多倾斜支井设计，形成分散的矿体搬运点，支井与主井分别通过刮板输送机、振动放矿机及皮带运输机实现多通道同步搬运，缩短矿石搬运路径，提升搬运能力;同时通过控制矿石块度及支井清堵设计，减少矿石浪费，提高矿体回收率，相比传统方法，采矿效率与资源利用率均得到显著提升，兼顾开采速度与资源节约;
[0014]3、从下往上的开采顺序避免传统自上而下开采时上部破碎矿体坍塌的风险，降低矿体自重与开采扰动带来的安全隐患;支井预设液压破碎棒实现主动清堵，无需人工下井清堵，消除人工清堵过程中井筒坍塌、矿石溃泄等安全风险;同时采空区支护措施进一步保障作业环境稳定，多维度提升采矿作业安全系数，为人员与设备安全提供有力保障。
[0015]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0017]图1为本发明的结构示意图。
[0018]图中：1、破碎矿体;2、落矿主井;3、倾斜支井;4、渐变式喇叭口;5、液压破碎棒;6、堵塞监测传感器。
具体实施方式
[0019]本实施例针对某地下有色金属矿的破碎矿体1，该矿体埋藏深度80m，矿体平均厚度6m，矿石普氏硬度系数f=5-7，矿石破碎后块度差异较大，传统采矿方法中落矿主井2堵塞率高达30%，采矿效率仅为700t/d。采用本发明的破碎矿体机械采矿方法，具体实施步骤如下：
[0020]一、地质勘察与参数确定：采用三维地质勘察手段，明确破碎矿体1的边界范围、厚度分布及破碎程度，绘制矿体三维模型。根据勘察结果确定：落矿主井2直径设为2.5m，深度80m，贯穿矿体底部至地表运输系统;倾斜支井3数量设为4个，与落矿主井2轴线夹角50°，直径1.8m;渐变式喇叭口4直径较倾斜支井3末端扩大25%，即直径为2.25m;堵塞监测传感器6预设流速阈值为0.5m/s。
[0021]二、井筒施工操作：
[0022](1)落矿主井2施工：
[0023]在破碎矿体1底部中央区域，采用钻爆法施工落矿主井2，施工过程中采用Φ20螺纹钢+C30混凝土进行井筒支护，支护厚度280mm，确保井筒垂直度偏差不超过0.5‰。落矿主井2底部与地表运输巷道连通，形成矿石外运的主通道。
[0024](2)倾斜支井3及配套结构施工：
[0025]在落矿主井2侧壁沿圆周方向均匀布置4个倾斜支井3，倾斜支井3上端延伸至破碎矿体1内部开采工作面，下端与落矿主井2连通处施工渐变式喇叭口4，渐变式喇叭口4采用圆弧过渡结构，避免矿石在连通处堆积。同时，在每个倾斜支井3内预设1台液压破碎棒5(额定压力30MPa，冲击频率14Hz)，并在渐变式喇叭口4上方1m处安装1台堵塞监测传感器6，堵塞监测传感器6与地表控制系统无线连接，实时传输矿石流动数据。
[0026]三、开采作业实施：
[0027]选用液压采矿机从破碎矿体1底部由下往上分层开采，具体流程如下：
[0028]第一分层开采：从矿体底部(标高-80m)开始，开采高度3m，通过调整液压采矿机的铲斗规格与挖掘角度，控制矿石最大块度不超过0.83m(落矿主井2直径的1/3)。开采的矿石一部分直接落入落矿主井2，另一部分在重力作用下沿倾斜支井3的倾斜面滑落，在倾斜支井3中部形成分散的矿体搬运点。
[0029]采空区支护：每完成一个分层开采后，采用喷锚支护对采空区进行处理，喷射C25混凝土厚度90mm，植入Φ16螺纹钢锚杆(长度2.2m，间距1.4m×1.4m)，保障后续开采安全。
[0030]后续分层开采：按照上述方法依次向上开采剩余分层，每层开采高度控制在2.5-3m，直至完成整个破碎矿体1的开采。
[0031]四、防堵塞控制操作：
[0032]利用倾斜支井3实现落矿主井2的双重防堵塞功能：
[0033]分流减压防堵：通过调整液压采矿机的作业位置，使35%的落矿量通过倾斜支井3分流，降低落矿主井2单位时间的矿石通过量，避免矿石在落矿主井2内过度堆积。
[0034]监测与主动清堵：堵塞监测传感器6实时监测落矿主井2与倾斜支井3连通处的矿石流动状态，当监测到落矿主井2内矿石流速低于0.5m/s时，地表控制系统立即发出报警信号，并自动启动倾斜支井3内的液压破碎棒5。液压破碎棒5通过倾斜支井3与落矿主井2的连通通道，对落矿主井2内可能形成架桥的矿石进行冲击破碎，破坏堵塞结构，待堵塞监测传感器6监测到矿石流速恢复至0.5m/s以上时，停止液压破碎棒5作业。
[0035]五、矿石搬运与外运：
[0036]在各倾斜支井3的矿体搬运点设置刮板输送机(运输能力180t/h)，刮板输送机机头延伸至地表运输巷道;在落矿主井2底部设置振动放矿机(处理能力280t/h)，振动放矿机下方连接皮带运输机(带宽1.2m，运输速度1.8m/s)。倾斜支井3搬运点的矿石经刮板输送机直接输送至地表矿石仓，落矿主井2下落的矿石经振动放矿机均匀布料后，由皮带运输机转运至矿石仓，实现多通道同步搬运。
[0037]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例;同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
说明书附图(1)
